(57)【要約】【課題】はんだ取扱い器機用熱伝導部材の本体部の酸化を抑制するとともに、熱伝導特性を向上させる。【解決手段】本発明のはんだ取扱い器機用熱伝導部材は、発熱体を収納する穴が形成された本体部３、３’と、本体部３、３’の穴３ａに圧入される略筒状のパイプ４とを有するはんだ取扱い器機用熱伝導部材であって、パイプ４は、銅または銅合金により略筒状に形成されるとともに、その内周面および外周面に酸化アルミニウム皮膜４ｃが成膜されたものである。【選択図】図２
2010105029.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発熱体を収納する穴が形成された本体部と、
該本体部の穴に圧入された筒状のパイプとを有するはんだ取扱い器機用熱伝導部材であって、
前記パイプは、銅または銅合金により形成された筒状体の内周面および外周面に酸化アルミニウム皮膜が成膜されたものであることを特徴とするはんだ取扱い器機用熱伝導部材。
【請求項２】
前記酸化アルミニウム皮膜は、前記筒状体の表面にアルミナイズ処理を施すことで表面改質されたＣｕ−Ａｌ合金層のアルミニウムが、大気中の酸素と反応して自然生成された酸化アルミニウムの不動態皮膜である請求項１記載のはんだ取扱い器機用熱伝導部材。
【請求項３】
前記筒状体に施される前記アルミナイズ処理が、粉末パック法によるアルミニウム拡散浸透処理である請求項２記載のはんだ取扱い器機用熱伝導部材。
【請求項４】
前記筒状体に施される前記アルミナイズ処理が、アルミニウム粉末とフラックスとの混合物を、前記筒状体の内周面および外周面に塗布後、加熱処理を施すことで表面改質されるものである請求項２記載のはんだ取扱い器機用熱伝導部材。
【請求項５】
前記筒状体の一方の端部が、端へ向けて径が狭まるように絞り込み加工されている請求項１〜４のいずれか１項に記載のはんだ取扱い器機用熱伝導部材。
【請求項６】
前記筒状体の他方の端部の横断面が、略４角形状に加工され、
加工後の端部における対角寸法が、中央部の外径より大きいことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のはんだ取扱い器機用熱伝導部材。
【請求項７】
前記筒状体の他方の端部の外径が、端へ向けて広がるようなフレア状に加工されている請求項１〜５のいずれか１項に記載のはんだ取扱い器機用熱伝導部材。
【請求項８】
こて先またはこて先に連結される熱伝導スリーブを構成する請求項１〜７のいずれか１項に記載のはんだ取扱い器機用熱伝導部材と、
該はんだ取扱い器機用熱伝導部材の穴に挿入される発熱体とを備え、
前記はんだ取扱い器機用熱伝導部材によって伝えられた熱ではんだを溶融してはんだ付けする電気はんだこて。
【請求項９】
請求項１〜７のいずれか１項に記載のはんだ取扱い器機用熱伝導部材と、
該はんだ取扱い器機用熱伝導部材の穴に挿入される発熱体と、
前記はんだ取扱い器機用熱伝導部材によって伝えられた熱で溶融したはんだを吸引する吸引部材とを備えた電気除はんだ工具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アイロンソルダリング法によるはんだ付けに用いられるこて先や熱伝導スリーブなどを含むはんだ取扱い器機用熱伝導部材、該熱伝導部材を備えた電気はんだこておよび電気除はんだ工具に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電気電子産業において、電子部品の接続や接合は、一般的に、はんだ付け法が用いられている。
【０００３】
はんだ付けの方法には、電子部品を搭載したプリント配線基板を溶融はんだ中に浸漬したり、はんだ接合部を、直接、溶融はんだの噴流に浸漬したりするはんだ槽を用いたフローソルダリング法、はんだペーストをプリント配線基板上に予めスクリーン印刷でパターン塗布し、その上に表面実装部品を搭載した後に、高温のリフロー槽内を通過させてはんだを溶融接合するリフローソルダリング法、電気はんだこて等の工具を用いた手作業やこてユニット付専用自動機によるはんだ付け方法としてのアイロンソルダリング法などがある。
【０００４】
近年、はんだ付けの技術は電気電子産業の基礎となっており、電子器機基板に対するはんだ付けの多くは、大量生産に向いた人手の要らないフローソルダリング法やリフローソルダリング法による作業が大半を占めている。しかしながら、特殊な部材のはんだ付けやリペアー作業などにおいては、どうしても熟練者や専用自動機による電気はんだこてなどの工具に頼る必要があり、その場合には、アイロンソルダリング法を用いたはんだ付け作業が必須となっている。
【０００５】
電気はんだこての一例としては、図１９に示されるように、握り部６と、握り部６の先端に突出するように設けられた棒状の発熱体５と、銅を基材としたこて先（本体部）３と、こて先３に形成された発熱体５が挿入される収容穴内に装着され、収容穴を形作る内周面を被覆するインサートパイプ４と、こて先３の外周面を保護し、こて先３を固定する保護パイプ２と、握り部６に対してこて先３および保護パイプ２を連結する袋ナット１とを備えている。このうち、インサートパイプ４には、発熱体の発熱を受けてこて先３の収容穴の内周面が酸化するのを防ぐ役割が課せられており、インサートパイプ４は、耐酸化性のあるステンレス鋼により形成されている（特許文献２の背景技術参照）。
【特許文献１】米国特許第６８１８８６２号明細書
【特許文献２】国際公開番号ＷＯ０２／１０４７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記従来の技術では、こて先の穴の内面の酸化を防ぐ目的でステンレス鋼製のインサートパイプをこて先の穴内に挿入しているが、このインサートパイプを介在させることにより、発熱体からこて先への熱伝達効率が低下してしまう。
【０００７】
一方、特許文献１および特許文献２では、インサートパイプを介在させずに、こて先の穴の内面に対して、直接、表面改質処理を施して、こて先の穴の内面の酸化を防ぐことが開示されている。しかしながら、こて先に形成された発熱体を収容するための穴は、こて先の基端部から凹状に深く凹んだ穴（貫通していない穴）であるため、表面改質処理を施すために必要なガスの流れが穴の内部で滞り、均質な表面改質層を得ることができない。
【０００８】
本発明は、上記の従来の問題に鑑みてなされたものであり、はんだ取扱い器機用熱伝導部材の本体部の酸化を抑制するとともに、熱伝導特性を向上させることができるはんだ取扱い器機用熱伝導部材、該熱伝導部材を備えた電気はんだこておよび電気除はんだ工具を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のはんだ取扱い器機用熱伝導部材は、発熱体を収納する穴が形成された本体部と、該本体部の穴に圧入された筒状のパイプとを有するはんだ取扱い器機用熱伝導部材であって、前記パイプは、銅または銅合金により形成された筒状体の内周面および外周面に酸化アルミニウム皮膜が成膜されたものであることを特徴とする。
【００１０】
この発明のはんだ取扱い器機用熱伝導部材によれば、内周面および外周面に酸化アルミニウム皮膜が成膜された銅または銅合金のパイプが本体部の穴に圧入されることになる。
つまり、パイプの内周面および外周面に極めて安定な酸化アルミニウム皮膜が成膜されているので、発熱体の発熱による高温環境下にさらされても、この酸化アルミニウム皮膜によって、本体部の穴の内周面の酸化を抑制することが可能である。しかも、パイプは熱伝導率の高い銅または銅合金を基材として形成されているので、発熱体が発した熱はパイプによって効率よく伝導され、本体部に伝導される。したがって、本体部の酸化の抑制と、熱伝導特性の向上とを両立させることができる。
【００１１】
また、前記酸化アルミニウム皮膜は、前記筒状体の表面にアルミナイズ処理を施すことで表面改質されたＣｕ−Ａｌ合金層のアルミニウムが、大気中の酸素と反応して自然生成された酸化アルミニウムの不動態皮膜であることが好ましい。
【００１２】
この発明によれば、アルミナイズ処理が施される対象物が筒状を呈した物体である。したがって、アルミナイズ処理を施す際に筒状体の内側でガスの流れが滞らず、アルミナイズ処理を本体部の穴の内周面に対して施すよりも、より均質な合金層が形成され、より均質な酸化アルミニウム不動態皮膜を成膜することができる。また、酸化アルミニウム皮膜が自然に形成された皮膜であるので、パイプを本体部の穴に圧入する際などに、表面の酸化アルミニウム皮膜が損傷しても、Ｃｕ−Ａｌ合金層が露出し大気にさらされると、酸化アルミニウム不動態皮膜が即座に再生される。したがって、耐酸化性能を長期間維持することができる。
【００１３】
また、前記筒状体に施される前記アルミナイズ処理が、粉末パック法によるアルミニウム拡散浸透処理であることが好ましい。
【００１４】
この発明によれば、気相拡散の効果で、貫通した孔を持つ筒状体内面への良好な拡散浸透処理ができる。
【００１５】
また、前記筒状体に施される前記アルミナイズ処理が、アルミニウム粉末とフラックスとの混合物を、前記筒状体の内周面および外周面に塗布後、加熱処理を施すことで表面改質されるものであってもよい。
【００１６】
この発明によれば、粉末パック法を用いる場合より比較的小規模な設備でアルミナイズ処理を施すことができる。
【００１７】
また、前記筒状体の一方の端部が、端へ向けて径が狭まるように絞り込み加工されていることが好ましい。
【００１８】
この発明によれば、この一方の端部を先端側として本体部の穴に圧入すれば、筒状でありながら本体部の穴の周面に加えて端面をも部分的にパイプで覆うことができ、本体部に形成された穴の端面部分の酸化をも抑制することができる。
【００１９】
また、前記筒状体の他方の端部の横断面が、略４角形状に加工され、加工後の端部における対角寸法Ｌ２が、中央部の外径Ｄ１より大きいことが好ましい。
【００２０】
この発明によれば、筒状体の他方の端部は、対角寸法が中央部の外径よりも大きくなるような略４角形状に加工されている。この他方の端部を後端側として、パイプが本体部に形成された穴に圧入されると、パイプの他方の端部において、対角寸法、すなわち、パイプの外径が最大になる部分でその外側表面が本体部の穴の内周面に対してとくに強固に圧着する。したがって、本体部およびパイプが熱伝達のために確実に接触した状態を実現できるとともに、外径が最大になる部分を除く部分においては圧入時の摩擦抵抗を低減させることができる。
【００２１】
また、前記筒状体の他方の端部の外径が、端へ向けて広がるようなフレア状に加工されていてもよい。
【００２２】
この発明によれば、筒状体の他方の端部は、端へ向けて外径が広がるようなフレア状に加工されている。この他方の端部を後端側として、パイプが本体部に形成された穴に圧入されると、パイプの他方の端部において、その外側表面と本体部の穴の内周面とが密着した状態を確保することができ、熱伝達効率を向上させることができる。
【００２３】
本発明の電気はんだこては、こて先またはこて先に連結される熱伝導スリーブを構成する上記のはんだ取扱い器機用熱伝導部材と、該はんだ取扱い器機用熱伝導部材の穴に挿入される発熱体とを備え、前記はんだ取扱い器機用熱伝導部材によって伝えられた熱ではんだを溶融してはんだ付けすることを特徴としている。
【００２４】
本発明の電気除はんだ工具は、上記のはんだ取扱い器機用熱伝導部材と、該はんだ取扱い器機用熱伝導部材の穴に挿入される発熱体と、前記はんだ取扱い器機用熱伝導部材によって伝えられた熱で溶融したはんだを吸引する吸引部材とを備えていることを特徴としている。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、はんだ取扱い器機用熱伝導部材の本体部の酸化を抑制するとともに、熱伝導特性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下で、本実施の形態のはんだ取扱い器機用熱伝導部材（具体的には、こて先や熱伝導スリーブなどを含むもの）、該熱伝導部材を備えた電気はんだこておよび電気除はんだ工具について、図面を用いて詳細に説明する。
【００２７】
（実施の形態１）
図１は、実施の形態１のパイプ４が圧入された状態のこて先３の側面図である。図２は、実施の形態１のパイプ４が圧入された状態のこて先３の断面図である。
【００２８】
実施の形態１の電気はんだこては、ヒータ（発熱体）５と、ヒータ５を内部に収容し、ヒータ５の熱をはんだ付けの作業位置に伝達するこて先（本体部）３と、こて先３の内部に圧入されて、こて先３の内部表面とヒータ５の外部表面との間に挟み込まれるように配置されるパイプ４とを含む。電気はんだこての温度制御は、はんだこて内部の温度センサによる測定温度が設定温度を超えて上昇したときに、はんだこてへの供給電源を切断し、はんだこて内部の温度センサによる測定温度が設定温度以下に下がったときに電源供給を開始するようなＯＮ-ＯＦＦ制御によって温度制御される。このほか、電気はんだこてには、こて先３の外側表面を保護する保護パイプ、作業者が作業時に把持する部分となる握り部などが具備されるが、これらは本実施の形態において、とくに限定されるものではないので、ここでの説明を省略する。なお、本実施の形態において、はんだ取扱い器機用熱伝導部材とは、こて先３およびこて先３内に圧入されたパイプ４を意味している。
【００２９】
ヒータ５は、略棒状を呈し、握り部の先端から突出するように設けられている。本実施の形態において、ヒータ５としては、セラミック・ヒータを用いている。セラミック・ヒータは、導電性金属粉末のパターンが印刷されたセラミックのグリーン・シートを発熱素子とした抵抗電熱式発熱体であり、導電性金属粉末のパターンが印刷された面を内側にしてセラミックの丸棒に巻き付け、乾燥後に焼結させて得られる。また、セラミック・ヒータの先端には、温度センサ用のパターンが含まれ、この温度センサからの信号に基いて、こて先３の作業領域の温度が所定の温度になるように制御される。
【００３０】
こて先３は、ヒータ５を保持する保持部３２と、保持部３２の先端側に形成され、はんだ付けの施工作業を行う部分である尖頭状の尖頭部３１とを含む。保持部３２および尖頭部３１は銅を基材として一体に形成されている。保持部３２には、ヒータ５を収容し保持するための収容穴（穴）３ａが、こて先３の後端から凹状に（ヒータ５を挿入可能な略円筒状に）形成されている。
【００３１】
銅を基材としたこて先３の外側表層部には、基材の銅が溶融はんだに溶け込むいわゆるはんだ食われを防止するために、基材表面に対して、厚さ約３００μｍ程度の鉄めっき層３３が形成されている。さらに、鉄めっき層３３の表面の腐食を防ぎ、かつ、高温環境下における酸化を防ぐために、鉄めっき層３３の表面に対して、厚さ約２０μｍ程度のクロムめっき層３４が形成されている。なお、クロムめっき層３４は、こて先３の最先端部分には形成されていない。このクロムめっき層３４が形成されておらず、鉄めっき層３３が露出した部分に、錫またははんだ合金Ｓがコーティングされている。また、こて先３の収容穴３ａを形作る内周面に対して、とくに表面処理は施されていない。
【００３２】
図３は、実施の形態１のパイプ４を説明するための断面図である。図４は、図３のＩＶ位置の拡大図である。図５は、パイプ４の後端部の形態を説明するための図である。
【００３３】
パイプ４は、こて先３に形成された収容穴３ａの内周面の酸化を抑制するためのものである。つまり、ヒータ５の発熱により高温環境下にさらされると、銅の表面の酸化は急速に進行するため、ヒータ５とこて先３の収容穴３ａの表面との間に、酸化防止のための改質処理が施されたパイプ４を介在させている。具体的には、本実施の形態のパイプ４には、銅からなる筒状体の基材表面に、銅の酸化を防ぐ目的で酸化アルミニウム不動態皮膜が成膜されている。基材に対する表面改質処理については後に詳しく説明する。また、筒状体の素材の銅としては、たとえば、無酸素銅、タフピッチ銅、リン脱酸銅などの純銅を使用することができる。本実施の形態では、不活性雰囲気中での加熱時に銅材料から酸素が放出されることを極力避けるために、無酸素銅を使用している。また、パイプ４の中央位置における外径は、収容穴３ａの内径Ｄ０と同等か、わずかに大きく（０〜０．０５ｍｍ程度）設定されている。パイプ４が収容穴３ａに圧入されると、パイプ４の外側表面が収容穴３ａの内周面によって締め付けられる。
【００３４】
パイプ４は、図４に示されるように、基材である銅層４ａにカロライズ処理（アルミナイズ処理）が施されて、内周面および外周面に対して、それぞれ１５〜３０μｍ程度の銅‐アルミニウム合金層４ｂが形成され、さらに、この状態で大気中の酸素と自然反応させて、内周面および外周面の最表層に、それぞれ、０．０１〜０．１μｍの薄くて強固な酸化アルミニウム不動態皮膜４ｃが成膜されている。つまり、本実施の形態では、パイプ４の内側および外側に形成された酸化アルミニウム不動態皮膜４ｃの２つの層でこて先３の収容穴３ａの内周面の酸化を抑制することになる。したがって、本実施の形態のパイプ４を用いた場合には、収容穴３ａの内周面に沿って、２重の不動態皮膜を施したような構造になるため、酸化防止性能の信頼性が極めて高い。
【００３５】
図６は、銅の表面を改質したパイプ４がこて先３の収容穴３ａに圧入されたこて先３の酸化量と、こて先３の収容穴３ａの表面が無処理のこて先３の酸化量とを比較するグラフである。すなわち、表面改質処理が施されたパイプ４が圧入されたこて先３と、パイプ４が圧入されておらず、さらに収容穴３ａの表面に表面改質処理も施されていないこて先３とを、大気中の炉で３００℃、４００℃、５００℃、６００℃と温度を上昇させながら、各１時間加熱した。図６のグラフは、加熱後に試料のこて先の重量を精密天秤で測定し、重量の増加を、酸化増量としてあらわしたものである。図６に示されるように、試験温度が３００℃を超えると、こて先３の収容穴３ａの表面が無処理のこて先３では、酸化物重量が急激に増加している。これに対し、本実施の形態のように、銅の表面を改質し、酸化アルミニウム不動態皮膜が成膜されたパイプ４をこて先３の収容穴３ａに圧入した場合には、試験温度が３００℃を超えても、酸化物重量はほとんど増加しない。
【００３６】
このように、表面に酸化アルミニウム不動態皮膜が成膜されたパイプ４を用いることによって、高温環境下においても、こて先３の収容穴３ａの表面の酸化を抑制することができる。万が一、酸化アルミニウム不動態皮膜が損傷したとしても、銅Ｃｕ−アルミニウムＡｌ合金層が大気にさらされると、酸化アルミニウムの自然皮膜は即座に再生されるので、耐酸化性能は維持される。
【００３７】
また、本実施の形態１において、パイプ４は、先端部が、図３に示されるように、筒状体の端部（以下、絞込み部という）４１の外径が、端へ向けて狭まるように絞り込み加工されている。この絞込み部４１は、収容穴３ａを形作る端面３ａ１を部分的に被覆するための部分であるとともに、パイプ４をこて先３の収容穴３ａ内部に圧入する際の治具の押圧部分でもある。このような絞込み部４１を形成することで、筒状体でありながら、収容穴３ａの端面３ａ１の酸化を抑制することができる。また、本実施の形態では、図５に示されるように、パイプ４の後端部４２に対しては、なんら形状に加工を施していない。
【００３８】
ここで、パイプ４の先端部とは、こて先３の収容穴３ａ内にパイプ４を圧入する際の、パイプ４の進行方向側を意味しており、また、パイプ４の後端部とは、先端部の反対側を意味している。
【００３９】
パイプ４の製造方法は、まず、銅または銅合金製の筒を所定長さに切断し、こて先３に形成された収容穴３ａを形作る周面および端面３ａ１を覆うのに適した形状になるように、上述の絞込み部４１および後端部などをプレス機械を用いて成形し、筒状体を得る。その後、筒状体に対して表面改質処理を施してパイプ４を得る。
【００４０】
パイプ４の形状の加工は、表面改質処理を施す前に行う。このように、パイプ４を成形した後に、表面改質処理を施すことによって、銅Ｃｕ−アルミニウムＡｌ合金層がプレス加工時に損傷を受けることを防止できる。
【００４１】
また、表１は、銅およびステンレス鋼の熱膨張率、熱伝導率、比熱および密度の違いを説明するための表である。
【００４２】
【表１】
2010105029.tif 000003
表１に示されるように、銅とステンレス鋼との間には、材質の違いによる熱膨張率に差が存在する。温度変化に伴う膨張収縮について、銅製のこて先の内部に銅製のパイプ４を圧入した場合と、銅製のこて先にステンレス鋼製のパイプを圧入した場合とを比較すると、ステンレス鋼製のパイプの方が大きく膨張収縮を繰り返す。つまり、銅製のこて先にステンレス鋼製のパイプを採用する場合には、こて先とパイプとの間で膨張収縮に差が生じることを考慮して、パイプがややこて先の収容穴より小さめに設計される。そのため、こて先の収容穴の表面とパイプとの密着性が劣ってしまい、ヒータからこて先への熱伝導効率が低下しやすい。しかも、パイプとこて先の収容穴の表面との間に隙間が生じるため、こて先の収容穴の表面が酸化しやすく、さらに、酸化物スケールを除去すると、収容穴の径が変化するため、パイプの抜け落ちが生じやすくなる。
【００４３】
一方、本実施の形態では、パイプ４の基材およびこて先３の基材の材質に同一の素材、すなわち、銅を採用している。このように、パイプ４の基材の素材と、パイプ４を内部に収容するこて先３の基材の素材とをほぼ一致させることによって、両者の熱膨張率をほぼ等しくしている。これにより、こて先３およびパイプ４が温度変化に伴って膨張収縮する際にも、こて先３とパイプ４とがほぼ一体となって膨張収縮する。したがって、パイプ４を、こて先３の収容穴３ａの表面に密着するような圧入を前提とした設計が可能で、ヒータ５からこて先３への熱伝導効率が低下することも無く、酸化スケールの発生を防止することができる。
【００４４】
さらに、表１に示されるように、銅の熱伝導率はステンレス鋼の熱伝導率よりも大きく、銅の比熱はステンレス鋼の比熱よりも小さい。すなわち、本実施の形態において、筒状体の基材に銅を採用することで、ステンレス鋼を基材とした場合よりも熱伝導の良いパイプ４が得られる。
【００４５】
パイプ４のこて先３への圧入作業は、とくに限定されるものではなく、人力で一つずつ圧入してもよい。また、たとえば、パイプ４のこて先３への圧入を、空気圧、油圧または電気的に駆動するシリンダーを有する治具６’を用いて行ってもよい。図７は、こて先３に形成された収容穴３ａ内に治具を用いてパイプ４を装着する状態を説明するための図である。まず、図７に示されるように、エアシリンダ６１に対してコンプレッサ等の空気圧供給源（図示しない）から１〜１０ｋｇ／ｃｍ２の空気圧を供給し、エアーピストン６２を前進させる。エアーピストン６２には、治具６３がナットなどの固定手段６４により連結されている。治具６３はエアーピストン６２とともに前進し、パイプ４の内側に挿入されるとともに、治具６３の先端で、パイプ４の絞込み部４１の内面を２０Ｎ以上の力で押圧し、パイプ４がこて先３の収容穴３ａの奥深くまで圧入される。
【００４６】
ここで、パイプ４に施された表面処理について詳しく説明する。
【００４７】
金属の表面処理方法としては、一般に、電気めっき、化学（無電解）めっき、溶融浸漬めっき、物理蒸着、イオンめっき、化学気相蒸着、溶射被覆、拡散被覆などが知られている。さらに、拡散被覆法は、拡散させる元素の違いに応じて、浸炭処理（拡散させる元素は炭素Ｃ）、浸炭窒化処理（拡散させる元素は炭素Ｃと窒素Ｎ）、カロライズ処理（拡散させる元素はアルミニウムＡｌ）、クロマイズ処理（拡散させる元素はクロムＣｒ）、シェラダイズ処理（拡散させる元素は亜鉛Ｚｎ）、ボロナイズ処理（拡散させる元素は硼素Ｂ）などたくさんの処理がある。また、拡散被覆法には、媒体の形態に応じた分類もあり、気体法、液体法および固体法に分かれている。
【００４８】
本実施の形態では、銅製の筒状体の内側表面および外側表面を、粉末パック法により、カロライズ処理（アルミナイズ処理）を施し、筒状体の表面を銅Ｃｕ−アルミニウムＡｌ合金に表面改質した後、大気中の酸素と反応させて酸化アルミニウム不動態皮膜を成膜してパイプ４を得る。
【００４９】
粉末パック法（Ｐａｃｋ  Ｃｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ）は、元素賦与材である浸透剤（アルミニウム粉末、アルミニウム含有合金粒子）、焼結防止材（アルミナ、シリカ、カオリン、鉄、鉄コバルト合金、鉄アルミニウム合金、アルミニウム含有合金等）、活性剤(NH4F, NH4Cl, NH4I, NaF, AlF3, AlCl3, NH4Br, MgF2など)をパックにして容器に入れ、処理対象物をその中に埋め込み、不活性ガスを充満させ高温加熱するものである。これにより、アルミニウム粉末からの直接の固体拡散に加え、高温で化学反応して生成されたハロゲン化アルミニウムのガスからの気相拡散で満遍なく拡散が行われる（米国特許第３０９６１６０号明細書参照）。粉末パック法を用いて筒状体の表面に改質処理を施すことで、熱拡散処理のため、ピンホールが生じないという利点がある。
【００５０】
具体的には、本実施の形態では、元素賦与剤として２０重量％のアルミニウム粉末、焼結防止剤として７９．５重量％のアルミナ粒子、活性剤として０．５重量％の塩化アンモニウムＮＨ４Ｃｌをパックにして容器に充填している。そして、処理対象物である無酸素銅製の筒状体をこの中に埋め込み、アルゴンガスＡｒを充満させて酸素を含む空気を追い出し、５００〜８００℃の温度で１５時間の加熱処理を実施している。
【００５１】
このようにして、銅により形成された筒状体の表面にアルミニウムが拡散浸透し、アルミニウム濃度の高い銅Ｃｕ−アルミニウムＡｌ合金層が形成される。
【００５２】
この後、処理対象物を容器から取り出し、大気にさらすと、銅Ｃｕ−アルミニウムＡｌ合金層の最外表面のアルミニウムが大気中の酸素と反応して、酸化アルミニウムＡｌ２Ｏ３の緻密な酸化皮膜が自然に成膜される。この酸化皮膜の生成により、以降の酸化を防止する。
【００５３】
アルミニウムＡｌ粉末の粒径は、発火防止の観点から、５０μｍ以上であることが好ましく、できるだけ処理対象物との接触を多くし、拡散させ易くするという理由から、１５０μｍ以下であることがより好ましい。また、アルミニウムＡｌ粉末の酸素含有量は、１重量％以下が好ましい。このように、アルミニウムＡｌ粉末の粒径および酸素含有量を特定することで、パイプ４の表層部分として適した性質が確保される。
【００５４】
本実施の形態では、焼結防止剤としてアルミナ粒子を用いたが、焼結防止剤として鉄Ｆｅ−アルミニウムＡｌ合金を粉砕した粒子を使用してもよい。鉄Ｆｅ−アルミニウムＡｌ合金の粉砕物を使用する場合には、これを元素賦与剤としても兼用してもよいし、鉄Ｆｅ−アルミニウムＡｌ合金の粉砕物のほかに、別途、元素賦与剤としてアルミニウム粉末を使用してもよい。とくに、鉄Ｆｅ−アルミニウムＡｌ合金のアルミニウムＡｌの含有量が１９〜５０重量％である場合には、アルミニウムＡｌを高濃度に焼結防止剤の内部に合金化して蓄積させることが可能で、処理対象物へのアルミニウムの固相間拡散を助ける媒体として効率よく機能する。
【００５５】
このように、銅製品へのアルミニウムを拡散浸透させる媒体材料として鉄系材料を使用したとしても、ＦｅＡｌ３その他の中間相の生成は抑えられる。これは、アルミニウムＡｌの蒸気圧または塩化アルミニウムガスの蒸気圧は鉄Ｆｅの蒸気圧や塩化鉄ガスの蒸気圧よりも大幅に大きく、その一方で、元素賦与剤粉末と平衡する蒸気圧は純アルミニウムＡｌの蒸気圧に近いので、処理温度において、炉内で蒸発気体化している元素が、アルミニウムと塩化アルミニウムガスであるためである。
【００５６】
また、焼結防止剤には、その粒径が約５００〜５０００μｍ程度に粉砕された材料を使用してもよい。このような粒径の焼結防止剤を使用することで、焼結防止剤の間を塩化アルミニウム気相ガスが通過するのに適した隙間が確保される。
【００５７】
このような拡散浸透は、直接的な固相間反応に加え、つぎのような気相との化学反応で行われ、比較的均一性の良い浸透合金層が形成される。
【００５８】
（第１段階  ハロゲン化合物の活性化）
活性剤として塩化アンモニウムＮＨ４Ｃｌを用いて、活性剤の熱分解で塩化水素ガスを発生させ、この塩化水素ガスが、金属ハロゲン化物としての浸透剤中のアルミニウム金属粉末と反応して塩化アルミニウムガスを生じさせる。
【００５９】
NH4Cl  ← →  NH3 + HCl
3HCl + Al  →  AlCl3 + 3/2 H2
【００６０】
（第２段階  活性な金属の析出）
活性化した塩化アルミニウムガスは固体のアルミナの隙間に充満して、処理対象物(銅)表面で活性なアルミニウム金属の析出を行う。
【００６１】
AlCl3 + 3/2 Cu  →  3/2 CuCl2 + Al   (置換反応)
AlCl3 + 3/2 H2  →  3HCl + Al    (還元反応)
AlCl3  →  3/2 Cl2 + Al     (熱分解反応)
【００６２】
（第３段階  熱拡散）
対象物（銅Ｃｕ）表面に析出した活性なアルミニウムＡｌ金属が銅Ｃｕ内部に拡散して銅Ｃｕ−アルミニウムＡｌ合金層が形成される。
【００６３】
図８および図９は、粉末パック法を用いて銅製の筒状体の表面にアルミニウムＡｌを拡散浸透させたときの、銅Ｃｕ−アルミニウムＡｌ合金層の厚さを表す拡大断面写真である。このうち、図８は、筒状体の中央部付近の拡大断面写真であり、図９は筒状体の後端部付近の拡大断面写真である。
【００６４】
なお、図８および図９の写真は、粉末パック法で作成したパイプ４を切断し、断面の銅Ｃｕ−アルミニウムＡｌ合金層の厚さを顕微鏡で測定したものである。試料のパイプ４は、アルミニウムＡｌが２０％、塩化アンモニウムＮＨ４Ｃｌが０．５％のパック剤中に、先端部に絞り込み加工を施した外径４．４φの無酸素銅製の筒状体を横置きで埋設し、小型電気炉でアルゴンＡｒガス中５００℃の温度で加熱処理して得たものである。
【００６５】
パイプ４の後端部付近において、銅Ｃｕ−アルミニウムＡｌ合金層の厚さは、外周面が約２５μｍ程度であるのに対し、内周面が約２０μｍ程度となっており、また、パイプ４の中央部付近において、銅Ｃｕ−アルミニウムＡｌ合金層の厚さは、外周面が約２５μｍ程度であるのに対し、内周面が約１５μｍ程度となっている。筒状体の内周面に形成される銅Ｃｕ−アルミニウムＡｌ合金層の厚さは、筒状体の外周面に形成される銅Ｃｕ−アルミニウムＡｌ合金層の厚さより薄い。
【００６６】
筒状体の内側と外側では加熱処理を施す際のガスの流れ具合に違いがあるため、パイプ４の内周面に形成される銅Ｃｕ−アルミニウムＡｌ合金層の厚さは、パイプ４の外周面に形成される銅Ｃｕ−アルミニウムＡｌ合金層の厚さよりやや薄い。そうであっても、筒状体の内側および外側の両面に、酸化アルミニウム不動態皮膜を成膜するのに十分な厚さの銅Ｃｕ−アルミニウムＡｌ合金層が得られる。
【００６７】
さらに、本実施の形態では、貫通した孔を持つ略筒状のパイプ４に対して表面改質処理を施しているので、こて先３に形成された貫通していない凹状の収容穴３ａの表面に対して表面改質処理を施す場合と比較して、表面改質処理を行なう際の筒状体の内側を通過するガスがスムーズに流れ、ガスの流れを大きく滞らせない。したがって、均質に表面改質されたパイプ４を容易に得ることができる。
【００６８】
（実施の形態２）
実施の形態１のはんだ取扱い器機用パイプの酸化アルミニウム皮膜が、粉末パック法によるアルミナイズ処理により表面改質されたのち、大気中の酸素と反応し自然に成膜されたものであるのに対し、実施の形態２のパイプの酸化アルミニウム皮膜は、スラリー・コート法によるアルミナイズ処理により表面改質されたのち、大気中の酸素と反応し自然に成膜されたものである。
【００６９】
スラリー・コート法は、拡散浸透処理法の一種であり、アルミニウム粉末、活性剤および結合剤を混ぜたスラリー状の混合物を処理対象物に塗布し、そののち、不活性雰囲気中で高温加熱処理するものである（米国特許第７０３０３３９号明細書参照）。このスラリー・コート法を用いて筒状体の表面を改質処理することによって、粉末パック法を用いる場合と比較して、小規模な設備で表面処理を行なうことが可能で、大掛かりな設備を必要としないという利点がある。
【００７０】
スラリー・コート法を用いた場合には、まず、アルミニウムＡｌ粒子とフッ化物系フラックスをバインダーによって混練することにより得られたスラリー状の混合物を、所定の形状に成形された銅製の筒状体に対して、外周面および内周面の全面に塗布し、乾燥させる。そして、乾燥後、不活性ガス雰囲気中で加熱処理を行なう。この加熱処理でアルミニウムＡｌ粒子だけを溶融させ、筒状体の表面をアルミニウムＡｌ濃度の高い状態に改質する。
【００７１】
具体的には、アルミニウムＡｌ粒子が８０重量％、フラックスが２０重量％からなる混合物をバインダーとともに混練してスラリー状の混合物を得る。そして、このスラリー状の混合物を、銅製の筒状体の外周面および内周面の両面に２〜５ｍｇ／ｃｍ２の厚さで塗布する。さらに、それを７００℃の窒素ガス雰囲気中で加熱処理してアルミニウムＡｌを溶かす。このとき、銅Ｃｕ−アルミニウムＡｌ系合金は５４８℃で共晶反応により溶融するが、アルミニウムＡｌと銅Ｃｕとを十分に反応させるため、アルミニウムＡｌの融点である６６０℃以上になるように温度を上昇させ熱拡散させる。この後、処理対象物を炉中より取り出して自然冷却させる。このとき、処理対象物の表層部分における、改質された層中のアルミニウムＡｌが、大気中の酸素と反応し、酸化アルミニウムＡｌ２Ｏ３の不動態酸化皮膜が成膜される。
【００７２】
アルミニウムＡｌ粒子の粒径は、１５０μｍ以下であることが好ましい。また、アルミニウムＡｌ粒子の酸素含有量は、１重量％以下であることが好ましい。このように、アルミニウムＡｌ粒子の粒径および酸素含有量を特定することで、パイプ４の表層部分として適した性質が確保される。
【００７３】
フラックスとしては、たとえば、フッ化アンモニウムＮＨ４Ｆや塩化アンモニウムＮＨ４Ｃｌなどのハロゲン化合物が用いられる。
【００７４】
以上の実施の形態によれば、パイプ４を電気はんだこてのこて先に用いた場合には、こて先３に形成された収容穴３ａに、銅・銅合金の筒状体の内側表面および外側表面のそれぞれに酸化アルミニウム不動態皮膜４ｃが成膜されたパイプ４が圧入されることになる。つまり、パイプ４の表面に極めて安定な酸化アルミニウム不動態皮膜４ｃが成膜されているので、ヒータ５の発熱によって高温環境下にさらされても、この酸化アルミニウム不動態皮膜によって、こて先３の収容穴３ａの内周面の酸化を抑制することが可能である。しかも、筒状体の基材は熱伝導率の高い銅により形成されているので、ヒータ５が発した熱はパイプ４によって効率よく伝導され、こて先３に伝達される。したがって、こて先３の酸化の抑制と、熱伝導特性の向上とを両立させることができる。具体的には、（１）こて先３の耐酸化性が大幅に改善されて、大気中で６００℃の温度で１時間加熱しても酸化スケールがほとんど発生しない。はんだこての使用時の温度は通常４００℃以下であるが、ヒータ５の温度が約５００℃程度まで上昇したとしても、銅の表面に酸化アルミニウム皮膜が成膜されたパイプ４は、こて先３の酸化を防止する機能を充分に果たし得る。（２）熱伝導特性が改善されることから、ステンレス鋼製のパイプを使用した場合より、はんだ付け作業時のこて先３の温度管理を単純かつ容易にすることができる。（３）表面改質処理が施された銅製のパイプ４を圧入したこて先３の方が、ヒータ５からの熱を熱損失が少ない状態で伝導するので、使用開始時や使用中におけるこて先３の温度の回復が早い。
【００７５】
また、近年普及しつつある、Ｓｎ-Ａｇ-Ｃｕ合金はんだ、Ｓｎ-Ｃｕ合金はんだ、Ｓｎ-Ａｇ合金などの鉛フリーはんだは、従来のＳｎ-Ｐｂ共晶はんだに比べて、溶融温度が高いことに加え、錫Ｓｎの含有量が多いためにはんだ付け器機や工具への侵蝕も早い。上記の実施の形態で示された熱伝導特性の良好な電気はんだこてを用いることで、鉛フリーはんだを用いたはんだ付け作業が容易になり、電気はんだこてのはんだ付け性能を向上させることができる。
【００７６】
さらに、従来の技術では、こて先３に形成された収容穴３ａの内面に対して、直接、改質処理を施す場合に、改質処理のためにこて先３を高温に加熱することで、こて先３の外側に形成されたクロムめっき層が変色し、商品価値が落ちるという問題が生じていたが、本実施の形態では、パイプ４に対して表面改質処理を施しており、こて先３に対して表面改質処理を施す必要がないので、クロムめっき層の変色という問題を回避することができる。
【００７７】
なお、上記実施の形態では、パイプ４の後端部は、図５に示されるように、特別な加工が施されていない状態になっているが、パイプ４の後端部の形状を、つぎに示すような形状に加工してもよい。図１０は、パイプ４の後端部の他の形態を説明するための図であり、後端部の横断面が略四角形状になるように加工された形態を示す。図１１は、パイプ４の後端部の他の形態を説明するための図であり、後端部の外径が後端へ向けて広がるようにフレア状に加工された形態を示す。図１０および図１１の（ａ）はパイプ４の後端部の側面図、（ｂ）はパイプ４の後端部の正面図を示す。
【００７８】
図１０のパイプ４の後端部は、正四角形状に加工されている。この正四角形の対辺間の長さＬ１は、こて先３に形成された収容穴３ａの内径Ｄ０より小さくなるように設定され、さらに、正四角形の対角間の長さ（対角寸法）Ｌ２は、こて先３に形成された収容穴３ａの内径Ｄ０より若干大きく設定されている。そして、パイプ４の中央部の外径をＤ１として、Ｌ２＞Ｄ１≧Ｄ０＞Ｌ１の関係を成り立たせている。
【００７９】
図１０に示されるように、パイプ４が、こて先３に形成された収容穴３ａに圧入されると、パイプ４の後端部の、外径が最大になる部分（長さＬ２で示される部分）において、その外側表面がこて先３の収容穴３ａの内周面に対してとくに強固に圧着する。したがって、こて先３およびパイプ４が熱伝達のために確実に接触した状態を実現できるとともに、外径が最大になる部分を除く部分においては圧入時の摩擦抵抗を低減させることができる。なお、後端部の形態は四角形以外の多角形であってもよい。
【００８０】
図１１のパイプ４は、後端部がすそ広がりのフレア状に加工されたものである。この場合のパイプ４の後端部における外径をＤ２として、このパイプ４の後端部外径Ｄ２が、こて先３の収容穴３ａの内径Ｄ０より大きくなるように設定し、パイプ４の中央部の外径をＤ１として、Ｄ２＞Ｄ１≧Ｄ０の関係を成り立たせている。
【００８１】
図１１に示されるように、パイプ４の後端部を裾広がりのフレア状に加工した場合には、パイプ４が、こて先３に形成された収容穴３ａに圧入されると、パイプ４の後端部において、その外側表面とこて先３の収容穴３ａの内周面とが広い面積で強固に密着した状態を確保することができる。したがって、熱伝達効率を向上させることができる。
【００８２】
また、上記実施の形態では、本体部がこて先３である形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、本体部が、分離可能に設けられたこて先に熱を伝える熱伝導スリーブである形態であってもよい。図１２は、こて先が分離型こて先３００と、熱伝導スリーブ３’とを備え、分離型こて先３００のみの交換を行うことが可能な電気はんだこてを説明するための図である。図１２に示されるように、このような形態であっても、熱伝導スリーブ３’の内側表面の酸化を防ぐ目的で、本発明のパイプ４が、熱伝導スリーブ３’の内側表面とヒータ５の外側表面との間に設けられる。なお、図１２の電気はんだこては、保護パイプ（図示しない）によって分離型こて先３００が熱伝導スリーブ３’に押さえ付けられ、熱伝導スリーブ３’側の接触面３０１ｆを分離型こて先３００側の接触面３００ｆに接触にさせて、発熱体５の熱を熱伝導スリーブ３’を介して分離型こて先３００に伝えている形態である。また、分離型こて先と、熱伝導スリーブとの連結は、ネジ構造を用いた相互結合であってもよい。
【００８３】
また、上記実施の形態では、パイプ４を電気はんだこてに適用した形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、たとえば、はんだを溶融させて除去するための電気はんだ吸取器（電気除はんだ工具）に対して、本発明のパイプを適用してもよい。図１３は、熱伝導スリーブ（本体部）３’を有する電気はんだ吸取器を説明するための図である。図１３に示されるように、はんだ吸い取り用ノズル（吸引部材）Ｎと熱伝導スリーブ３’とは、ノズルＮ側の接触面Ｓ１と熱伝導スリーブ側の接触面Ｓ２とが密着するように螺合して結合される。図１３中の符号Ｖは、吸引手段（図示しない）に接続された吸引管（吸引部材）を示している。
【００８４】
また、上記実施の形態では、パイプ４の内側表面および外側表面にそれぞれ酸化アルミニウム不動態皮膜を成膜した形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。酸化アルミニウム皮膜は、パイプ４の少なくとも内周面に成膜されていれば、酸化スケールの発生を抑制することができる。
【００８５】
また、上記実施の形態では、ヒータ５にセラミック・ヒータを用いた形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、ヒータ５としてシーズ構造の電熱抵抗線ヒータを用いた形態であってもよい。
【００８６】
また、上記実施の形態では、電気はんだこての温度制御が、ＯＮ-ＯＦＦ制御である形態について説明したが、本発明はこのようなＯＮ-ＯＦＦ制御に限定されるものではなく、たとえば、電流の供給量を連続的に変化させて電気はんだこての温度を制御する形態であってもよい。
【００８７】
また、上記実施の形態では、粉末パック法またはスラリー・コート法を用いて、銅表面にアルミナイズ処理を施した形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。たとえば、溶融アルミニウム中に対象品を浸漬したのち、高温で加熱処理する拡散浸透処理（米国特許第４５１７２２９号明細書参照）を用いた形態であってもよい。
【００８８】
また、上記実施の形態では、筒状体が無酸素銅などの純銅により形成されている形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、筒状体が、たとえば銀入り銅や銅-鉄合金などの銅合金により形成されている形態であってもよい。
【実施例】
【００８９】
以下で、実施例に基づいて本発明を詳細に述べる。ただし、下記実施例は本発明を制限するものではなく、前・後記の趣旨を逸脱しない範囲で変更実施することは全て本発明の技術的範囲に包含される。
【００９０】
（試験装置）
図１４は、こて先の温度変化と、はんだ付け対象ワークの温度変化を測定する際の試験器具を説明するための図である。
【００９１】
はんだ付装置１１１は、温度制御ユニット１１１ａと電気はんだこて１１１ｂとを含み、電気はんだこて１１１ｂには、ヒータとしてセラミック・ヒータが備えられている。温度制御ユニット１１１ａは、セラミック・ヒータ内に設けられた温度センサからの信号を基に、予め設定されたセンサ位置とこて先先端のはんだ付け作業領域との温度差を考慮して、こて先の作業領域の温度が所定の温度になるように、ヒータに供給される電流の電源をＯＮ−ＯＦＦ制御している。こて先の温度の測定には、クロメル・アルメル熱電対の測温部１１２をこて先の作業領域の近傍に接触させて、直接的にこて先の温度を測定している。そして、測定により得られたこて先の温度の信号はレコーダ１１６に入力される。
【００９２】
（試験用ワーク）
試験用ワークＡ（図１４中、符号１１３で示される）は、サイズの異なる試験用ワークＡ１と試験用ワークＡ２とを含む。試験用ワークＡ１は、長さ１１０ｍｍ、幅１１０ｍｍ、厚さ２ｍｍのガラス布基材エポキシ樹脂両面銅張プリント配線基板の両表面銅箔が１０ｍｍ角にエッチングで区切られており、その個々に区切られた小領域の中央に外径φが１．５ｍｍの円筒形スルーホールピンが貫通固定され、表面に径φが２．０ｍｍの銅製こて先接触部が設けられたものである。試験用ワークＡ２は、試験用ワークＡ１の円筒形スルーホールピンの外径と銅製のこて先接触部の径を変えたものであり、円筒形スルーホールピンの外径φが２．０ｍｍ、銅製のこて先接触部の径φが３．０ｍｍである。それぞれのワークの裏面には、温度測定用のクロメル・アルメル熱電対が取り付けられており、これによって測定されたデータがコントローラ１１４に集められる。そして、コントローラ１１４は、試験用ワークＡ１と試験用ワークＡ２の温度を測定の順番に切り替えながらシーケンシャルな一つの温度信号としてレコーダ１１６に送る。
【００９３】
試験用ワークＢ（図１４中、符号１１５で示される）は、高熱容量を必要とする大型部品を模したワークである。試験用ワークＢは、長さ１００ｍｍ、幅４０ｍｍ、厚さ５ｍｍのセラミック板の中央に、外径６ｍｍ長さ１０ｍｍの銅棒が固定され、表面に長さ１０ｍｍ、幅５ｍｍ、厚さ２ｍｍの楕円形銅板のこて先接触部が取り付けられている。また、試験用ワークＢの裏面には、温度測定用のクロメル・アルメル熱電対が取り付けられており、試験用ワークＢの温度信号はレコーダ１１６に直接入力される。
【００９４】
（試験方法）
鉛フリーはんだを使用する場合、通常、はんだこては、こて先の温度が３５０℃程度で制御される。そのため、まず、電気はんだこてのこて先の温度を校正しながら３５０℃に設定した。具体的には、作業者が、こて先に取り付けられた熱電対１１２からの温度が無負荷状態で３５０℃になるように、レコーダ１１６を目視しながら、温度制御ユニット１１１ａのボリュームを少しずつ上げて、電気はんだこてのこて先の温度の調整を行った。
【００９５】
電気はんだこてのこて先の温度設定を終えると、作業者は、一旦、電気はんだこての電源を切断し、こて先の温度を室温まで下げた。
【００９６】
電気はんだこてのこて先の温度が室温まで下がった後、作業者は、レコーダ１１６のスイッチを投入し、温度データの記録を開始させた状態で、再び、電気はんだこてに電源を投入し、こて先の温度を３５０℃まで上昇させた。
【００９７】
つぎに、作業者はこて先の温度が３５０℃に達し安定したことを確認すると、模擬はんだ付けの作業を開始した。まず、作業者は、こて先を試験用ワークＡ１の１番目のワークに当てて、その状態でワークの温度が２５０℃に達するまで待ち、ワークの温度が２５０℃に達したら２番目のワークに移る。これを試験用ワークＡ１の１０個のワークに対して行った。
【００９８】
また、試験用ワークＡ１の１０個のワークに対する模擬はんだ付けの試験が済んだら、作業者は、続けて試験用ワークＡ２に対しても、試験用ワークＡ１と同様の方法で、ワークの温度が２００℃に達したらつぎのワークへ移る模擬はんだ付けの試験を行った。
【００９９】
そして、試験用ワークＡ１の１０個のワークおよび試験用ワークＡ２の１０個のワークの合計２０箇所の連続模擬はんだ付け試験が終了したら、作業者は、こて先の温度が無負荷状態で３５０℃に回復するまで待機した。
【０１００】
上記の模擬はんだ付け試験において、こて先をワークの温度が２５０℃に達するまで、こて先接触部にこて先を当てるように試験したワークＡ１の１０個のワーク、および、ワークの温度が２００℃に達するまでこて先接触部にこて先を当てるように試験したワークＡ２の１０個のワークの合計２０箇所の連続模擬はんだ付け試験を行った。この連続模擬はんだ付け試験が終了すると、作業者は、こて先の温度が無負荷状態で３５０℃に回復するまで待機した。
【０１０１】
最後に、試験用ワークＢに対して、ワークの温度が２００℃に達するまで、こて先を試験用ワークＢ（図１４中の符号１１５参照）のこて先接触部に当てて、試験用ワークＢの温度が２００℃に達してからこて先を離して温度変化を記録した。
【０１０２】
（試験結果）
図１５および図１６は、試験用ワークＡおよび試験用ワークＢに対して、こて先を当てて、模擬的なはんだ付け状態を作り出し、そのときのこて先の温度変化とワークの温度変化を表したグラフである。図１５は従来と同様のステンレス製のパイプを用いた比較例の結果であり、図１４は、銅により形成された筒状体の基材表面に酸化アルミニウム不動態皮膜を成膜した改質銅パイプを用いた実施例の結果である。なお、図１５中のカーブＴｓはこて先の温度変化を示し、カーブＢｓは試験用ワークＢの温度変化を示し、カーブＡｓは試験用ワークＡの温度変化を示している。また、図１６中のＴｃはこて先の温度変化を示し、カーブＢｃは試験用ワークＢの温度変化を示し、カーブＡｃは試験用ワークＡの温度変化を示している。なお、カーブＡｓおよびカーブＡｃは、試験用ワークＡに対する２０箇所の連続作業を、２５０℃および２００℃の２種について連続的に記録した曲線である。
【０１０３】
図１７は、図１５のこて先の温度変化を表すカーブＴｓと、図１４のこて先の温度変化を表すカーブＴｃとを比較するためのグラフであり、温度変化曲線の温度ドロップ開始位置が合致するように、時間軸を調整して、１つのグラフに表したものである。
【０１０４】
図１８は、図１７中のＲ２部とＲ４部とを拡大して示したものであり、こて先の温度の極小値の変化を表したグラフである。
【０１０５】
１．）図１７で比較例と実施例とを比較すると、同じ電気はんだこてを使用しても、実施例と比較例とでは、こて先の温度の立ち上がり速度（上昇速度）が異なる。実施例の方が比較例よりもこて先の温度上昇は速い（図１５のＲ１、Ｒ３、Ｒ５部分参照）。
【０１０６】
２．）図１８で比較例と実施例とを比較すると、実施例の温度が比較例の温度を上回っている。さらに、連続試験の回数が増えるに従って、比較例の極小温度が、大きく低下しているのに対して、実施例の極小温度は比較例ほど大きく低下していない。同じ出力のヒータを用いていることから、表面改質された銅製のパイプを用いた実施例では、ステンレス鋼製のパイプを用いた比較例よりもヒータからの熱伝導特性が良好であることを示している。図１８のＲ４の最終測定ポイントでの温度差は、Ｔｃ-Ｔｓ＝２１℃にまでなっている。
【０１０７】
３．）さらに、図１７においてＲ６部分で示される、試験用ワークＢに対する試験については、比較例では、試験用ワークＢにこて先を当てると、こて先の温度Ｔｓが３５０℃から２０８．７℃まで低下している。比較例のこて先の温度Ｔｓは、２０８.７℃に低下した時点からその後も、しばらくの間温度上昇しておらず、約２００秒をかけて、徐々にゆっくりと発熱体からこて先に、そして、こて先から試験用ワークＢに熱が伝達されていることが分かる。作業者は、約２００秒経過した時点で、ようやく、試験用ワークＢの温度が２００℃に達したことを確認し、電気はんだこてのこて先を試験用ワークＢから離している。これにより、こて先の温度Ｔｓは急上昇している。
【０１０８】
一方、実施例では、試験用ワークＢにこて先を当てると、こて先の温度Ｔｃは３５０℃から２２１．６℃までの低下に留まっている。実施例のこて先の温度Ｔｃは、２２１．６℃に低下した時点からその後、約４０秒程度で速やかに回復に転じている。すなわち、作業者は、約４０秒経過した時点で、試験用ワークＢの温度が２００℃に達したことを確認し、電気はんだこてのこて先を試験用ワークＢから離している。これにより、こて先の温度Ｔｃは急上昇している。
【０１０９】
以上から、同一の電気はんだこてを使用し、発熱体の消費電力で表される発熱量を同等にして行った試験であるにも関わらず、試験用ワークＢを加熱した後のこて先の温度の回復については、比較例と実施例との間で差が生じていることが確認できた。これは、実施例において表面改質された銅製のパイプを用いたことで、比較例のようにステンレス鋼製のパイプを用いた場合よりも、発熱体からこて先への熱伝達が効率よく行われたためと考えられる。
【図面の簡単な説明】
【０１１０】
【図１】パイプが収容穴に圧入された状態のこて先の側面図である。
【図２】パイプが収容穴に圧入された状態のこて先の断面図である。
【図３】パイプを説明するための断面図である。
【図４】図３のＩＶ位置の拡大図である。
【図５】パイプの後端部の形態を説明するための図であり、（ａ）はパイプの後端部の側面図、（ｂ）はパイプの後端部の正面図である。
【図６】筒状体の銅の表面が改質されたパイプがこて先の穴に圧入された場合のこて先の酸化量と、こて先の穴の表面の酸化防止策が施されていない場合のこて先の酸化量とを比較するグラフである。
【図７】パイプをこて先の収容穴に圧入する状態を説明するための図である。
【図８】粉末パック法を用いて銅製の筒状体の表面にアルミニウムを拡散浸透させたときの、銅−アルミニウム合金層の厚さを表す拡大断面写真であり、筒状体の中央部付近の拡大断面写真である。
【図９】粉末パック法を用いて銅製の筒状体の表面にアルミニウムを拡散浸透させたときの、銅−アルミニウム合金層の厚さを表す拡大断面写真であり、筒状体の後端部付近の拡大断面写真である。
【図１０】パイプの後端部の他の形態を説明するための図であり、後端部の横断面が略四角形状になるように加工された形態を示し、（ａ）はパイプの後端部の側面図、（ｂ）はパイプの後端部の正面図である。
【図１１】パイプの後端部の他の形態を説明するための図であり、後端部が後端へ向けて径が広がるようにフレア状に加工された形態を示し、（ａ）はパイプの後端部の側面図、（ｂ）はパイプの後端部の正面図である。
【図１２】こて先が分離型こて先と、熱伝導スリーブとを備え、分離型こて先のみの交換を行うことが可能な電気はんだこてを説明するための図である。
【図１３】はんだ吸取器の構造を説明するための図である。
【図１４】実施例の模擬はんだ付けの試験装置を説明するための図である。
【図１５】模擬はんだ付けの試験結果を示すグラフであり、電気はんだこてにステンレス鋼製のパイプを用いた比較例の試験結果である。
【図１６】模擬はんだ付けの試験結果を示すグラフであり、電気はんだこてに表面改質処理が施された銅製のパイプを用いた実施例の試験結果である。
【図１７】模擬はんだ付けの試験結果のうち、比較例のこて先の温度変化と実施例のこて先の温度変化とを比較するためのグラフである。
【図１８】図１７のＲ２部分およびＲ４部分について、実施例と比較例とを比較するためのグラフである。
【図１９】電気はんだこての構造を示す分解斜視図である。
【符号の説明】
【０１１１】
３  こて先（本体部）
３’  熱伝導スリーブ（本体部）
３ａ  収容穴（穴）
４  パイプ
４１  絞込部
４ａ  銅層
４ｂ  銅−アルミニウム合金層
４ｃ  酸化アルミニウム不動態皮膜（酸化アルミニウム皮膜）
５  ヒータ（発熱体）
【図１】
2010105029.tif 000004
【図２】
2010105029.tif 000005
【図３】
2010105029.tif 000006
【図４】
2010105029.tif 000007
【図５】
2010105029.tif 000008
【図６】
2010105029.tif 000009
【図７】
2010105029.tif 000010
【図１０】
2010105029.tif 000011
【図１１】
2010105029.tif 000012
【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図８】
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【図９】
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